新型材料玻璃纤维钢筋的应用

新型材料玻璃纤维钢筋的应用

以高强玻璃纤维为增强材料，以合成树脂为基体材料，并掺入适量辅助剂复合而成的复合材料，称为玻璃纤维增强塑料（英文缩写：frp），俗称玻璃钢，主要有“玻璃纤维钢筋”和“玄武岩纤维钢筋”（见图1）。它相对于普通钢筋具有很多优势，绝对的防腐性能、绝热绝缘性、抗拉强度高、便于切割、重量轻（仅为普通钢筋的1/4），而且和普通钢筋相比具有很大的增效性。

图1 玻璃纤维钢筋

0 前言

玻璃纤维增强材料是国外20世纪初开发的一种新型复合材料，具有质轻、高强、防腐、保温、绝缘、隔音等诸多优点，目前已经在美国等发达国家广泛使用，在国内许多重大工程项目上也有应用。

1 产品特点

1.1 抗拉强度高：抗拉强度优于普通钢材，高于同规格钢筋的20%，而且抗疲劳性好。

1.2 质量轻：仅为同体积钢筋的1/4；密度在1.5～1.9（g/cm3）之间。

1.3 耐腐蚀性强：耐酸碱等化学物的腐蚀可抵抗氯离子和低ph值溶液的侵蚀，尤其是抗碳化合物和氯化合物的腐蚀性更强。

1.4 材料结合力强：热膨胀系数与钢材相比更接近水泥，因此frp筋材与混凝土结合握裹力更强。

1.5 可设计性强：弹性模量稳定。热应力下尺寸稳定，折弯等形状可任意热成形；安全性能好，不导热、不导电、阻燃抗静电，通过配方改变与金属碰撞不会产生火花。

1.6 透磁波性能强：frp筋材是一种非磁性材料，在非磁性或电磁性的混凝土构件中不用做脱磁处理。

1.7 施工方便：可按用户要求生产各种不同截面和长度的标准及非标准件，现场绑扎可用非金属拉紧带，操作简单。

2 国内主要生产厂家

2.1 淮南市金德实业有限公司主要产品有树脂锚固剂、高强化学锚栓、注射式植筋胶、建筑结构胶泥、粘钢胶等5个系列锚固产品及玻璃纤维增强塑料（俗称玻璃钢）筋材和玻璃纤维增强塑料锚杆等2个系列复合材料产品，并拥有加固工程施工资质。其中锚固产品在国家体育馆、国奥村、奥运棒球场馆、奥运自行车场馆、奥体中心多功能训练馆、北京体育总局等项目上得到了应用。成功应用于中国石太高速公路、甘肃兰州地震监测站、北京地铁4号线、上海复兴东路隧道、上海宜山轻轨车站、国内大型电解槽厂以及市政本文由论文联盟收集整理工程窨井盖等，同时还远销美国、欧洲、中东以及东北亚等国际市场。

2.2 南京锋晖复合材料有限公司主营产品玻璃钢钢筋、玻璃钢锚杆、玻璃钢筋材、玄武岩纤维筋、碳纤维筋材，公司产品目前已成功运用在煤矿巷道、半煤岩巷道支护、边坡支护、岩面锚固、轨道交通、围海工程、建筑基坑支护等多个领域，解决了这些领域的防静电、高腐蚀、重复开发地下空间等技术难题。并远销欧美国家。

另外，国内中山市浦美复合材料有限公司、海宁安捷复合材料有限责任公司等厂家也有生产。

3 应用案例

3.1 国际案例（以美国为例）

美国佛蒙特州一座用特殊材料建造的21世纪之桥以塑胶加固，并配有光纤传感器，这样在80公里以外就可以对桥上的交通情况进行监控。 该桥的独特之处在于它的加固钢筋和格栅不是用钢条制成的，而是用玻璃纤维聚合物制成的。这种玻璃纤维钢筋绝不会被腐蚀，而且很轻，便于移动。这是该州选择这种材料建桥的主要原因。因为每年冬天佛蒙特州都会被冰雪和路盐困扰。玻璃纤维钢筋的成本要比传统的钢筋高一些，但桥的使用寿命延长了一倍。

3.2 国内案例（以地铁为例）

地铁施工中利用玻璃纤维筋高抗拉强度、低抗剪强度的特性，以玻璃纤维筋替代盾构穿越影响范围内围护桩的钢筋，盾构通过时可直接切削，减少人工拆除围护桩及钢筋这道工序，有效消除这个过程中极易发生的人身伤害，减少对周围环境的影响。

①天津地铁2号线沙柳路站的中间部分设置了一换乘段，远期将实施与地铁7号线的换乘。其北侧地连墙作为7号线车站端头井的一部分可采用凿除方式，而南侧地连墙作为盾构区间的一部分，既要保证2号线地连墙的入土深度及受力要求，又要保证盾构机能够穿越。因此设计在-19.7m标高以下的地连墙中采用了一种新型材料——玻璃纤维筋代替普通钢筋来受力，c10砼代替c30砼来浇筑地连墙。

②深圳地铁5号线大学城站盾构井连续墙设计中应用玻璃纤维钢筋，车站为地下二层3跨箱型结构，围护结构采用800mm厚的地下连续墙+钢管内支撑体系，在盾构井段设置2副玻璃纤维钢筋连续墙，每幅宽3.5m，在正对盾构刀盘中心上下左右7.0m×7.0m范围内布置玻璃纤维筋。

③成都地铁1、2号线端头井围护结构采用φ1200mm的人工挖孔桩，间距1200mm～2400mm，盾构洞门处设置φ1500mm的人工玻璃纤维筋挖孔桩。桩顶设冠梁，桩间挂钢筋网，喷射100mm～150mm厚混凝土，基坑采用φ609mm的钢管内支撑。盾构开挖范围内围护桩桩体主筋采用φ25mm、箍筋采用φ12mm的玻璃纤维钢筋，主筋之间和主筋与箍筋之间均采用绑扎连接，搭接长度是普通钢筋搭接长度的1.3倍，桩体设计c30混凝土，嵌入坑底土层深度为3.5m。每个盾构隧道洞门范围内玻璃纤维筋围护桩3～5根。

4 结束语

目前，玻璃纤维钢筋可广泛应用于公路、桥梁、机场、码头、车站、水利工程、地下工程等领域；适合应用于污水处理厂、化工厂、电解槽、窨井盖、海防工程等腐蚀环境；应用在许多具体工程项目上，包括隧道工程、基坑和边坡支护、防腐工程、防电磁干扰工程、砖混结构加固工程；盾构机进出口洞门处用来代替普通钢筋有便于切割的优点、矿山法施工中的锚杆有便于安装、永久防腐的优点、制成土钉、泥钉、预应力锚杆等，军事工程、保密工程、特殊工程等需绝缘脱磁环境、医院的核磁共振室、机场设施、高压电设备及附近工程、加固砖混结构抵抗地震台风冲击波以及对局部发生开裂或者变形结构进行修复等。